KR101846039B1 - Membrane electrode assembly, method for producing membrane electrode assembly, and fuel battery - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고분자 전해질막과 촉매층의 계면의 접착 강도가 높고, 고분자 전해질막으로부터 촉매층이 박리되기 어려운 막 전극 접합체 및 상기 막 전극 접합체의 제조 방법, 및 상기 막 전극 접합체를 구비한 우수한 전지 성능을 갖는 연료 전지를 제공하는 것을 목적으로 한다.
막 전극 접합체 (4)의 제조 방법은, 용매를 포함하는 잉크를 인접하는 층에 직접 도포하여, 접착층 (2) 및 촉매층 (3)을 형성하기 때문에, 계면의 고분자 전해질이 약간 용해되면서 접착된다. 그 때문에, 별도로 기재 상에 설치한 접착층 및 촉매층을 각각 열 압착하는 제조 방법보다도, 고분자 전해질막 (1)과 촉매층 (3)의 계면의 접착 강도를 높일 수 있다. 또한, 막 전극 접합체 (4)는, 고분자 전해질막 (1)과 촉매층 (3)의 계면의 접착 강도가 높고, 고분자 전해질막 (1)로부터 촉매층 (3)이 박리되기 어렵다. 또한, 막 전극 접합체 (4)를 이용한 연료 전지는, 고분자 전해질막 (1)로부터 촉매층 (3)이 박리되기 어렵기 때문에 우수한 전지 성능을 갖는다.
The present invention relates to a membrane electrode assembly which has high adhesion strength at the interface between the polymer electrolyte membrane and the catalyst layer and which is difficult to peel off the catalyst layer from the polymer electrolyte membrane and a method for producing the membrane electrode assembly, And to provide a fuel cell.
In the method for producing the membrane electrode assembly 4, since the ink including the solvent is directly applied to the adjacent layer to form the adhesive layer 2 and the catalyst layer 3, the polymer electrolyte at the interface is slightly dissolved and adhered. This makes it possible to increase the bonding strength between the polymer electrolyte membrane 1 and the catalyst layer 3 at the interface with each other as compared with the method of separately thermally bonding the adhesive layer and the catalyst layer provided on the substrate. In addition, the membrane electrode assembly 4 has high adhesion strength at the interface between the polymer electrolyte membrane 1 and the catalyst layer 3, and the catalyst layer 3 is difficult to peel off from the polymer electrolyte membrane 1. In addition, the fuel cell using the membrane electrode assembly 4 has excellent cell performance because the catalyst layer 3 is difficult to peel off from the polymer electrolyte membrane 1.

Description

막 전극 접합체, 막 전극 접합체의 제조 방법 및 연료 전지{MEMBRANE ELECTRODE ASSEMBLY, METHOD FOR PRODUCING MEMBRANE ELECTRODE ASSEMBLY, AND FUEL BATTERY}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a membrane electrode assembly, a membrane electrode assembly,

본 발명은 막 전극 접합체, 막 전극 접합체의 제조 방법 및 막 전극 접합체를 구비한 연료 전지에 관한 것이다.The present invention relates to a membrane electrode assembly, a method of manufacturing a membrane electrode assembly, and a fuel cell including the membrane electrode assembly.

연료 전지에 이용되는 막 전극 접합체에 있어서, 연료 전지의 전지 성능을 향상시키기 위해서는 고분자 전해질막과 촉매층의 계면의 밀착성이 높은 것이 중요하다. 따라서, 고분자 전해질막과 촉매층의 계면의 접착 강도가 약하면, 고분자 전해질막으로부터 촉매층이 박리되고, 전지 성능이 저하될 우려가 있다. 특히 탄화수소계의 고분자 전해질막을 이용한 경우에는, 고분자 전해질막과 촉매층의 계면의 접착 강도가 약하기 때문에 전지 성능이 저하될 우려가 높다.In order to improve the cell performance of the membrane electrode assembly used in the fuel cell, it is important that the adhesion between the polymer electrolyte membrane and the catalyst layer is high. Therefore, if the adhesion strength between the polymer electrolyte membrane and the catalyst layer is weak, the catalyst layer may peel off from the polymer electrolyte membrane, thereby deteriorating battery performance. In particular, in the case of using a hydrocarbon-based polymer electrolyte membrane, there is a high possibility that the cell performance is deteriorated because the adhesion strength between the polymer electrolyte membrane and the catalyst layer is weak.

접착 강도를 높이기 위해, 고분자 전해질막과 촉매층의 사이에 양성자 전도성이 있는 고분자 전해질을 포함하는 접착층을 설치하는 방법이 알려져 있다. 이러한 방법으로서, 특허문헌 1 및 2에는, 고분자 전해질막 또는 촉매층 중 한쪽에 양성자 전도성이 있는 고분자 전해질을 포함하는 접착층을 형성한 후, 양자를 열 압착하는 막 전극 접합체의 제조 방법이 기재되어 있다.In order to increase the bonding strength, a method of providing an adhesive layer containing a polymer electrolyte having a proton conductivity between a polymer electrolyte membrane and a catalyst layer is known. As such a method, Patent Documents 1 and 2 disclose a method for producing a membrane electrode assembly in which an adhesive layer containing a proton conductive polymer electrolyte is formed on one of a polymer electrolyte membrane or a catalyst layer, followed by thermocompression bonding the both.

일본 특허 제3608565호 공보Japanese Patent No. 3608565 일본 특허 공개 제2009-231123호 공보Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-231123

그러나, 접착층 및 촉매층을 열 압착으로 접합하는 제조 방법에 있어서는, 고분자 전해질막과 촉매층의 계면의 접착 강도는 충분하지 않고, 연료 전지의 발전 중에 양자가 박리될 우려가 있었다.However, in the production method of joining the adhesive layer and the catalyst layer by thermocompression bonding, the bonding strength between the interface between the polymer electrolyte membrane and the catalyst layer is not sufficient, and there is a fear that both are peeled off during power generation of the fuel cell.

본 발명은, 고분자 전해질막과 촉매층의 계면의 접착 강도가 높고, 고분자 전해질막으로부터 촉매층이 박리되기 어려운 막 전극 접합체 및 상기 막 전극 접합체의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a membrane electrode assembly which has a high adhesion strength at the interface between the polymer electrolyte membrane and the catalyst layer and which is difficult to peel off the catalyst layer from the polymer electrolyte membrane, and a method for producing the membrane electrode assembly.

이상의 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 한 양태에 따른 막 전극 접합체의 제조 방법은, 고분자 전해질막과, 상기 고분자 전해질막의 양면에 배치된 촉매층과, 상기 고분자 전해질막과 상기 촉매층 사이에 배치되며 상기 고분자 전해질막과 상기 촉매층을 접착시키는 접착층을 구비한 막 전극 접합체를, 상기 접착층 및 상기 촉매층을 상기 고분자 전해질막 상에 순차 적층함으로써 제조할 때, 상기 접착층 및 상기 촉매층을 도공법에 의해 형성한 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a membrane electrode assembly according to one aspect of the present invention, the method including: forming a polymer electrolyte membrane, a catalyst layer disposed on both surfaces of the polymer electrolyte membrane, Wherein the adhesive layer and the catalyst layer are formed by a coating method when the membrane electrode assembly including the polymer electrolyte membrane and the adhesive layer for bonding the catalyst layer is formed by sequentially laminating the adhesive layer and the catalyst layer on the polymer electrolyte membrane .

또한, 상기 막 전극 접합체의 제조 방법은, 상기 고분자 전해질막을 고정하는 고정 공정과, 상기 고정 공정에서 고정된 상기 고분자 전해질막을 가열하는 가열 공정과, 상기 가열 공정에서 가열된 상기 고분자 전해질막 상에 고분자 전해질 및 용매를 포함하는 접착층 잉크를 도포한 후에 건조시켜 상기 접착층을 형성하는 제1 형성 공정과, 상기 접착층 상에 촉매 물질 및 용매를 포함하는 촉매층 잉크를 도포한 후에 건조시켜 상기 촉매층을 형성하는 제2 형성 공정을 구비하는 것이 바람직하다.The manufacturing method of the membrane electrode assembly may further comprise: a fixing step of fixing the polymer electrolyte membrane; a heating step of heating the polymer electrolyte membrane fixed in the fixing step; and a step of heating the polymer electrolyte membrane, A first forming step of forming an adhesive layer by applying an adhesive layer ink containing an electrolyte and a solvent, and drying the coated layer; and a step of applying a catalyst layer ink containing a catalyst material and a solvent on the adhesive layer, 2 forming process.

또한, 상기 가열 공정에서의 상기 고분자 전해질막의 가열 온도는 60 ℃ 이상 200 ℃ 이하인 것이 바람직하다.The heating temperature of the polymer electrolyte membrane in the heating step is preferably 60 ° C or higher and 200 ° C or lower.

또한, 본 발명의 한 양태에 따른 막 전극 접합체는, 상기 막 전극 접합체의 제조 방법에 의해 제조된 것을 특징으로 한다.Further, the membrane electrode assembly according to an embodiment of the present invention is characterized by being manufactured by the above-described method of manufacturing a membrane electrode assembly.

또한, 본 발명의 한 양태에 따른 연료 전지는, 상기한 막 전극 접합체를 구비한 것을 특징으로 한다.Further, a fuel cell according to an aspect of the present invention is characterized by including the membrane electrode assembly described above.

본 발명의 막 전극 접합체의 제조 방법은, 용매를 포함하는 잉크를 인접하는 층에 직접 도포하여 접착층 및 촉매층을 형성하기 때문에, 계면의 고분자 전해질이 약간 용해되면서 접착된다. 그 때문에, 별도로 기재 상에 설치한 접착층 및 촉매층을 각각 열 압착하는 제조 방법보다도, 고분자 전해질막과 촉매층의 계면의 접착 강도를 높일 수 있다. 또한, 열 압착 공정을 필요로 하지 않기 때문에, 제조 공정을 적게 할 수 있다.In the method for producing a membrane electrode assembly of the present invention, an ink containing a solvent is directly applied to an adjacent layer to form an adhesive layer and a catalyst layer, so that the polymer electrolyte at the interface is slightly dissolved and adhered. Therefore, the bonding strength between the polymer electrolyte membrane and the catalyst layer at the interface can be increased, as compared with the manufacturing method in which the adhesive layer and the catalyst layer separately provided on the substrate are thermocompression bonded. In addition, since the thermocompression bonding step is not required, the number of manufacturing steps can be reduced.

또한, 본 발명의 막 전극 접합체의 제조 방법은, 고분자 전해질막을 고정하고, 가열하는 공정을 구비하고 있기 때문에, 접착층 잉크와 촉매층 잉크를 직접 도포하여도 용매를 즉시 증발시켜 제거시킬 수 있으며, 용매에 의한 고분자 전해질막의 변형을 억제할 수 있다.In addition, since the method for manufacturing a membrane electrode assembly of the present invention includes a step of fixing and heating the polymer electrolyte membrane, even when the adhesive layer ink and the catalyst layer ink are applied directly, the solvent can be immediately evaporated and removed, It is possible to suppress the deformation of the polymer electrolyte membrane caused by the polymer electrolyte membrane.

또한, 본 발명의 막 전극 접합체는, 고분자 전해질막과 촉매층의 계면의 접착 강도가 높고, 고분자 전해질막으로부터 촉매층이 박리되기 어렵다. 또한, 본 발명의 막 전극 접합체를 이용한 연료 전지는, 고분자 전해질막과 촉매층의 계면의 접착 강도가 높고, 고분자 전해질막으로부터 촉매층이 박리되기 어렵기 때문에, 우수한 전지 성능을 갖는다.In addition, the membrane electrode assembly of the present invention has high adhesion strength to the interface between the polymer electrolyte membrane and the catalyst layer, and the catalyst layer is difficult to peel off from the polymer electrolyte membrane. In addition, the fuel cell using the membrane electrode assembly of the present invention has excellent cell performance because the interface strength between the polymer electrolyte membrane and the catalyst layer is high and the catalyst layer is difficult to peel off from the polymer electrolyte membrane.

[도 1] 본 실시 형태에 따른 막 전극 접합체의 모식적 단면도이다.
[도 2] 본 실시 형태에 따른 다른 막 전극 접합체의 모식적 단면도이다.
[도 3] 본 실시 형태에 따른 막 전극 접합체의 제조 방법의 설명도이다.
1 is a schematic cross-sectional view of a membrane electrode assembly according to an embodiment of the present invention.
2 is a schematic cross-sectional view of another membrane electrode assembly according to the present embodiment.
3 is an explanatory diagram of a method for producing a membrane electrode assembly according to the present embodiment.

본 발명의 실시 형태에 대하여 이하에 설명한다.Embodiments of the present invention will be described below.

도 1은 본 실시 형태의 막 전극 접합체 (4)의 모식적 단면도이다.1 is a schematic cross-sectional view of a membrane electrode assembly 4 of the present embodiment.

도 1에 도시하는 막 전극 접합체 (4)는, 고분자 전해질막 (1)의 양면에 적층된 접착층 (2)와, 접착층 (2)의 고분자 전해질막 (1)이 적층되어 있는 면의 반대측의 면에 적층된 촉매층 (3)을 구비하고 있다.The membrane electrode assembly 4 shown in Fig. 1 has an adhesive layer 2 laminated on both surfaces of a polymer electrolyte membrane 1 and a surface opposite to a surface on which the polymer electrolyte membrane 1 of the adhesive layer 2 is laminated And a catalyst layer 3 stacked on the catalyst layer 3.

접착층 (2)는, 후술하는 접착층 잉크를 고분자 전해질막 (1)에 도포한 후에 건조시켜 형성되어 있으며, 양성자 전도성이 있는 고분자 전해질을 함유한다. 접착층 (2)의 두께는, 고분자 전해질막 (1)과 촉매층 (3)의 접착 강도를 유지할 수 있을 정도의 두께를 갖고 있는 것이 바람직하고, 0.1 ㎛ 이상 3 ㎛ 이하의 두께를 갖고 있는 것이 바람직하다. 두께가 0.1 ㎛ 미만이면, 충분한 접착 강도를 유지할 수 없게 될 우려가 있기 때문이다. 또한, 두께가 3 ㎛를 초과하면 접착층 (2)의 저항이 증가되기 때문에, 막 전극 접합체 (4)를 이용한 연료 전지의 전지 성능이 저하될 우려가 있기 때문이다.The adhesive layer 2 is formed by applying an adhesive layer ink to be described later to the polymer electrolyte membrane 1 and drying it, and contains a proton-conducting polymer electrolyte. The thickness of the adhesive layer 2 preferably has such a thickness as to maintain the bonding strength between the polymer electrolyte membrane 1 and the catalyst layer 3 and preferably has a thickness of 0.1 to 3 m . If the thickness is less than 0.1 탆, there is a possibility that sufficient adhesive strength can not be maintained. If the thickness exceeds 3 m, the resistance of the adhesive layer 2 is increased, and therefore there is a fear that the cell performance of the fuel cell using the membrane electrode assembly 4 is lowered.

촉매층 (3)은 촉매와 고분자 전해질을 함유한다. 촉매층 (3)은, 후술하는 촉매층 잉크를 접착층 (2)에 도포한 후에 건조시켜 형성되어 있다.The catalyst layer 3 contains a catalyst and a polymer electrolyte. The catalyst layer 3 is formed by applying catalyst layer ink described later to the adhesive layer 2 and then drying it.

고분자 전해질막 (1), 접착층 (2) 및 촉매층 (3)에 포함되는 고분자 전해질은, 양성자 전도성이 있으면 특별히 한정되는 것은 아니며, 예를 들면 불소계 고분자 전해질, 탄화수소계 고분자 전해질 등을 사용할 수 있다. 또한, 고분자 전해질막 (1), 접착층 (2) 및 촉매층 (3)에는 동종의 고분자 전해질을 이용할 수도 있고, 각각 이종의 고분자 전해질을 이용할 수도 있다.The polymer electrolyte contained in the polymer electrolyte membrane 1, the adhesive layer 2 and the catalyst layer 3 is not particularly limited as long as it has proton conductivity. For example, a fluorinated polymer electrolyte, a hydrocarbon-based polymer electrolyte, or the like can be used. The same type of polymer electrolyte may be used for the polymer electrolyte membrane 1, the adhesive layer 2 and the catalyst layer 3, or a different kind of polymer electrolyte may be used.

불소계 고분자 전해질로서는, 예를 들면 듀퐁사 제조 나피온(Nafion)(등록 상표), 아사히 글래스 가부시끼가이샤 제조 플레미온(Flemion)(등록 상표), 아사히 가세이 가부시끼가이샤 제조 아시플렉스(Aciplex)(등록 상표), 고어사 제조 고어 셀렉트(Gore Select)(등록 상표) 등을 사용할 수 있다.As the fluorinated polymer electrolyte, for example, Nafion (registered trademark) manufactured by Du Pont, Flemion (registered trademark) manufactured by Asahi Glass Co., Ltd., Aciplex (registered trademark) manufactured by Asahi Kasei Kabushiki Kaisha And Gore Select (registered trademark) manufactured by Gore & Co., Ltd. can be used.

탄화수소계 고분자 전해질로서는, 술폰화폴리에테르케톤, 술폰화폴리에테르술폰, 술폰화폴리에테르에테르술폰, 술폰화폴리술피드, 술폰화폴리페닐렌 등의 전해질을 이용할 수 있다.As the hydrocarbon-based polymer electrolyte, an electrolyte such as a sulfonated polyether ketone, a sulfonated polyether sulfone, a sulfonated polyether ether sulfone, a sulfonated polysulfide, or a sulfonated polyphenylene can be used.

고분자 전해질막 (1)로서, 상기한 고분자 전해질을 함유한 막을 이용할 수 있다. 또한, 접착층 (2)에 포함되는 고분자 전해질은, 고분자 전해질막 (1) 및 촉매층 (3)에 포함되는 고분자 전해질과의 접착성이 높은 것이 바람직하고, 예를 들면 고분자 전해질막 (1) 및 촉매층 (3)에 포함되는 고분자 전해질에 비해 연화 온도가 낮은 고분자 전해질을 들 수 있다. 구체적으로는, 고분자 전해질막 (1) 및 촉매층 (3)에 포함되는 고분자 전해질에 비해 연화 온도가 0 ℃ 내지 200 ℃ 낮은 고분자 전해질을 이용한다. 이에 따라, 접착층 (2)에 포함되는 고분자 전해질이 고분자 전해질막 (1) 및 촉매층 (3)에 포함되는 고분자 전해질보다 열에 의해 연화되기 쉬워지고, 전해질막의 연화 온도가 높은 경우에도, 그다지 온도를 높이지 않고 계면을 접합할 수 있다. 또한, 고분자 전해질의 연화 온도는, 4 ℃/분 정도로 승온시키면서 동적 점탄성 측정을 실시하여 얻어지는 tanδ의 피크 온도로서 알 수 있다.As the polymer electrolyte membrane 1, a membrane containing the above-described polymer electrolyte can be used. The polymer electrolyte contained in the adhesive layer 2 is preferably highly adhesive to the polymer electrolyte membrane 1 and the polymer electrolyte contained in the catalyst layer 3. For example, the polymer electrolyte membrane 1 and the catalyst layer 3 And a polymer electrolyte having a softening temperature lower than that of the polymer electrolyte contained in the polymer electrolyte membrane (3). Specifically, a polymer electrolyte having a softening temperature lower by 0 ° C to 200 ° C than the polymer electrolyte contained in the polymer electrolyte membrane (1) and the catalyst layer (3) is used. This makes it easier for the polymer electrolyte contained in the adhesive layer 2 to be softened by heat than the polymer electrolyte contained in the polymer electrolyte membrane 1 and the catalyst layer 3, The interface can be bonded. The softening temperature of the polymer electrolyte can be determined as the peak temperature of tan delta obtained by performing dynamic viscoelasticity measurement while raising the temperature to about 4 DEG C / min.

접착층 잉크는 고분자 전해질 및 용매를 함유한다. 또한, 촉매층 잉크는 촉매 물질 및 용매를 함유한다.The adhesive layer ink contains a polymer electrolyte and a solvent. Further, the catalyst layer ink contains a catalyst material and a solvent.

접착층 잉크 및 촉매층 잉크에 포함되는 용매는, 고분자 전해질을 분산시키는 용매이면 특별히 한정되지 않지만, 가열에 의해 증발시켜 제거하기 쉬운 용매가 바람직하다. 예를 들면, 비점이 150 ℃ 이하인 용매인 것이 바람직하다. 또한, 감압이나 기류하에 가열하여 용매를 증발시킬 수도 있다. 또한, 가열하지 않고, 감압이나 기류의 도입만으로 용매를 제거할 수도 있다. 구체적으로는, 물, 메탄올, 에탄올, 1-프로판올, 2-프로판올, 1-부탄올, 2-부탄올, 이소부틸알코올, tert-부틸알코올, 펜탄올 등의 알코올류, 아세톤, 메틸에틸케톤, 펜타논, 메틸이소부틸케톤, 헵타논, 시클로헥사논, 메틸시클로헥사논, 아세토닐아세톤, 디이소부틸케톤 등의 케톤류, 테트라히드로푸란, 디옥산, 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 아니솔, 메톡시톨루엔, 디부틸에테르 등의 에테르류, 기타 디메틸포름아미드, 디메틸아세트아미드, N-메틸피롤리돈, 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 디아세톤알코올, 1-메톡시-2-프로판올 등을 1종 또는 2종 이상 혼합한 것을 이용할 수 있다.The solvent contained in the adhesive layer ink and the catalyst layer ink is not particularly limited as long as it is a solvent for dispersing the polymer electrolyte, but is preferably a solvent which is easily removed by evaporation by heating. For example, the solvent is preferably a solvent having a boiling point of 150 ° C or lower. Further, the solvent may be evaporated by heating under reduced pressure or an air flow. Further, the solvent may be removed only by introducing a reduced pressure or an air stream without heating. Specific examples of the solvent include water, alcohols such as methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol, 2-butanol, isobutyl alcohol, tert-butyl alcohol and pentanol, , Ketones such as methyl isobutyl ketone, heptanone, cyclohexanone, methylcyclohexanone, acetonyl acetone and diisobutyl ketone, ketones such as tetrahydrofuran, dioxane, diethylene glycol dimethyl ether, anisole, methoxy toluene, 1-methoxy-2-propanol, and the like, and other solvents such as dimethylformamide, dimethylacetamide, N-methylpyrrolidone, ethylene glycol, diethylene glycol, diacetone alcohol, Or more may be used.

촉매로서는, 예를 들면 촉매 물질을 카본 입자 등의 도전성 입자에 담지한 것을 이용할 수 있다. 촉매 물질로서는, 백금 이외에 백금족 원소의 팔라듐, 루테늄, 이리듐, 로듐, 오스뮴 뿐만 아니라, 철, 납, 구리, 크롬, 코발트, 니켈, 망간, 바나듐, 몰리브덴, 갈륨, 알루미늄 등의 금속 또는 이들의 합금, 또는 산화물, 복 산화물 등을 들 수 있다. 카본 입자의 종류는 미립자상이며 도전성을 갖고, 촉매에 의해 변화되지 않는 것이면 특별히 한정되는 것은 없지만, 카본 블랙, 그래파이트, 흑연, 활성탄, 카본 파이버, 카본 나노 튜브 및 풀러렌을 사용할 수 있다. As the catalyst, for example, a catalyst material supported on conductive particles such as carbon particles can be used. Examples of the catalytic material include metals such as iron, lead, copper, chromium, cobalt, nickel, manganese, vanadium, molybdenum, gallium and aluminum as well as palladium, ruthenium, iridium, rhodium and osmium of the platinum group elements, Or oxides, double oxides and the like. The kind of the carbon particles is not particularly limited as long as it is in the form of fine particles and has conductivity and can not be changed by the catalyst, but carbon black, graphite, graphite, activated carbon, carbon fiber, carbon nanotube and fullerene can be used.

카본 입자의 입경은, 지나치게 작으면 전자 전도 패스가 형성되기 어려워진다. 또한, 지나치게 크면 촉매층의 가스 확산성의 저하나, 촉매의 이용률의 저하가 발생할 우려가 있다. 그 때문에, 카본 입자의 입경은 10 nm 이상 1000 nm 이하 정도가 바람직하고, 10 nm 이상 100 nm 이하 정도가 더욱 바람직하다. 촉매층 잉크의 용매로서는, 고분자 전해질과 촉매 물질을 용해 또는 분산시킬 수 있는 것이면 바람직하지만, 접착층 잉크에 포함되는 용매와 마찬가지로 가열에 의해 증발시켜 제거하기 쉬운 것이 바람직하다. 예를 들면, 비점이 150 ℃ 이하인 용매인 것이 바람직하다.When the particle size of the carbon particles is too small, it is difficult to form the electron conduction path. On the other hand, if it is too large, gas diffusion property of the catalyst layer may be lowered, but utilization of the catalyst may be lowered. Therefore, the particle diameter of the carbon particles is preferably from about 10 nm to about 1000 nm, more preferably from about 10 nm to about 100 nm. The solvent of the catalyst layer ink is preferably a solvent capable of dissolving or dispersing the polymer electrolyte and the catalytic material, but it is preferable that the solvent is easily evaporated by heating in the same manner as the solvent contained in the adhesive layer ink. For example, the solvent is preferably a solvent having a boiling point of 150 ° C or lower.

도 3은, 본 실시 형태의 막 전극 접합체의 제조 방법의 설명도이다.3 is an explanatory diagram of a method of manufacturing the membrane electrode assembly of the present embodiment.

본 실시 형태에 따른 막 전극 접합체의 제조 방법은, 고분자 전해질막 (1)을 고정하여 가열하면서, 접착층 잉크 및 촉매층 잉크를 순차 도포한 후에 건조함으로써 접착층 (2) 및 촉매층 (3)을 직접 형성하는 것이 특징이다.The method for producing a membrane electrode assembly according to the present embodiment is characterized in that the adhesive layer 2 and the catalyst layer 3 are formed directly by applying the adhesive layer ink and the catalyst layer ink successively while heating and fixing the polymer electrolyte membrane 1 .

우선, 고분자 전해질막 (1)을 고정 수단 (5)에 고정한다. 고정 수단 (5)는, 고분자 전해질막 (1)에 접착층 잉크 및 촉매층 잉크를 도포하는 동안, 고분자 전해질막 (1)이 움직이지 않도록, 또한 비틀리지 않도록 고정할 수 있는 수단인 것이 바람직하다. 구체적으로는, 고분자 전해질막 (1)의 단부 등의 일부만을 고정하는 방법에서는, 각 잉크를 도포하는 동안에 고분자 전해질막 (1)이 움직일 우려가 있기 때문에, 고분자 전해질막 (1) 전체를 고정하는 수단인 것이 바람직하다. 고분자 전해질막 (1)을 고정하는 고정 수단 (5)로서는, 예를 들면 감압에 의한 흡착 기구를 구비한 다공질판, 점착성의 판, 정전기에 의해 흡착하는 판 등을 들 수 있다. 다공질판을 사용하는 경우에는, 고분자 전해질막 (1)을 배치하는 면과 반대측의 면으로부터 감압하에 흡착함으로써, 고분자 전해질막 (1)을 고정할 수 있다.First, the polymer electrolyte membrane 1 is fixed to the fixing means 5. The fixing means 5 is preferably a means capable of fixing the polymer electrolyte membrane 1 so as not to move and twist while applying the adhesive layer ink and the catalyst layer ink to the polymer electrolyte membrane 1. [ Specifically, in the method of fixing only a part of the end portion or the like of the polymer electrolyte membrane 1, since the polymer electrolyte membrane 1 may move during the application of the respective inks, the entire polymer electrolyte membrane 1 is fixed . Examples of the fixing means 5 for fixing the polymer electrolyte membrane 1 include a porous plate provided with a suction mechanism by reduced pressure, a sticky plate, and a plate attracted by static electricity. In the case of using a porous plate, the polymer electrolyte membrane 1 can be fixed by being adsorbed under reduced pressure from the surface opposite to the surface on which the polymer electrolyte membrane 1 is disposed.

이어서, 고정된 고분자 전해질막 (1)을 가열 수단 (6)에 의해 가열한다. 가열 수단 (6)은, 고정된 고분자 전해질막 (1)을 가열할 수 있는 것이면 특별히 한정되지 않는다. 가열 수단 (6)으로서는, 예를 들면 고정 수단 (5)와 인접한 위치에 설치된 오븐이나 히터 등의 가열 장치, 적외선, 온풍 등을 이용하여 고분자 전해질막 (1)의 근방의 온도를 제어하는 장치 등을 들 수 있다. 또한, 고정 수단 (5)를 통해 고분자 전해질막 (1)에 열을 전도할 수도 있다. 가열의 온도 범위는, 용매의 비점에 가깝고, 고분자 전해질막 (1)의 유리 전이 온도 이하인 것이 바람직하다. 구체적으로는, 상기한 고분자 전해질을 이용한 경우에는 60 ℃ 이상 200 ℃ 이하의 범위인 것이 바람직하다.Then, the fixed polymer electrolyte membrane 1 is heated by the heating means 6. The heating means 6 is not particularly limited as long as it can heat the fixed polymer electrolyte membrane 1. Examples of the heating means 6 include a heating device such as an oven or heater provided adjacent to the fixing means 5, an apparatus for controlling the temperature in the vicinity of the polymer electrolyte membrane 1 by using infrared rays, . In addition, heat may be conducted to the polymer electrolyte membrane 1 through the fixing means 5. The temperature range of heating is preferably close to the boiling point of the solvent and not higher than the glass transition temperature of the polymer electrolyte membrane 1. [ Specifically, when the above-described polymer electrolyte is used, it is preferable that the temperature is in the range of 60 ° C or more and 200 ° C or less.

이어서, 고정되고, 가열된 고분자 전해질막 (1)에 접착층 잉크를 도포한 후에 건조시켜 접착층 (2)를 형성한다. 접착층 (2)는, 접착층 잉크의 도막 (2a)를 가열하고, 용매를 증발시킴으로써 형성할 수 있다.Subsequently, an adhesive layer ink is applied to the fixed, heated polyelectrolyte membrane 1 and then dried to form the adhesive layer 2. [ The adhesive layer 2 can be formed by heating the coating film 2a of the adhesive layer ink and evaporating the solvent.

이어서, 접착층 (2)에, 촉매층 잉크를 도포한 후에 건조시켜 촉매층 (3)을 형성한다. 촉매층 (3)은, 촉매층 잉크의 도막 (3a)를 가열하고, 용매를 증발시킴으로써 형성할 수 있다. 이 때, 고분자 전해질막 (1)의 변형 및 주름의 발생을 억제하기 위해, 접착층 (2)에 촉매층 잉크를 도포하기 전에 고분자 전해질막 (1) 및 접착층 (2)를 가열 수단 (6)에 의해 가열한 후 고정 수단 (5)에 의해 고정할 수도 있다.Subsequently, the catalyst layer ink is coated on the adhesive layer 2 and then dried to form the catalyst layer 3. [ The catalyst layer 3 can be formed by heating the coating film 3a of the catalyst layer ink and evaporating the solvent. The polymer electrolyte membrane 1 and the adhesive layer 2 are heated by the heating means 6 before the catalyst layer ink is applied to the adhesive layer 2 in order to suppress deformation and wrinkling of the polymer electrolyte membrane 1 It may be fixed by fixing means 5 after heating.

막 전극 접합체 (4)는, 고분자 전해질막 (1)의 다른쪽면에도 동일한 절차로 접착층 (2)와 촉매층 (3)을 형성함으로써 제조할 수 있다.The membrane electrode assembly 4 can be produced by forming the adhesive layer 2 and the catalyst layer 3 on the other surface of the polymer electrolyte membrane 1 by the same procedure.

접착층 잉크와 촉매층 잉크의 도포 방법은, 목적으로 하는 형상으로 도공할 수 있는 방법이면 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 다이 코팅법, 스크린 인쇄법, 스프레이법 등을 이용할 수 있다.The method of applying the adhesive layer ink and the catalyst layer ink is not particularly limited as long as it is a method capable of coating in a desired shape, and for example, a die coating method, a screen printing method, a spray method, or the like can be used.

도 2는, 본 실시 형태의 다른 막 전극 접합체 (4)의 모식적 단면도이다.2 is a schematic cross-sectional view of another membrane electrode assembly 4 of the present embodiment.

접착층 잉크 또는 촉매층 잉크를 인접하는 층에 직접 도포하여 각각 접착층 (2) 및 촉매층 (3)을 형성함으로써, 계면의 고분자 전해질이 약간 용해되고, 고분자 전해질막 (1)과 접착층 (2) 사이 또는 접착층 (2)와 촉매층 (3) 사이에 각 층의 고분자 전해질이 혼합한 혼합층 (7)이 형성된다. 혼합층 (7)의 형성은, 접착층 잉크 또는 촉매층 잉크에 포함되는 고분자 전해질의 연화 온도, 접착층 잉크 또는 촉매층 잉크에 포함되는 용매의 종류, 고분자 전해질막 (1)의 가열 공정에서의 가열 온도, 접착층 잉크 또는 촉매층 잉크를 도포한 후에 건조시킬 때의 건조 조건 등에 따라 제어할 수 있다.The adhesive layer 2 ink and the catalyst layer ink are directly applied to the adjacent layers to form the adhesive layer 2 and the catalyst layer 3 respectively so that the polymer electrolyte at the interface is slightly dissolved and the adhesion between the polymer electrolyte membrane 1 and the adhesive layer 2, (7) in which the polymer electrolyte of each layer is mixed is formed between the catalyst layer (2) and the catalyst layer (3). The formation of the mixed layer 7 can be carried out by selecting the softening temperature of the polymer electrolyte contained in the adhesive layer ink or the catalyst layer ink, the type of the solvent contained in the adhesive layer ink or the catalyst layer ink, the heating temperature in the heating process of the polyelectrolyte membrane 1, Or drying conditions at the time of drying after application of the catalyst layer ink.

또한, 고분자 전해질막 (1)과 접착층 (2) 사이의 혼합층 (7)과, 접착층 (2)와 촉매층 (3) 사이의 혼합층 (7)은, 고분자 전해질막 (1), 접착층 (2), 촉매층 (3)에 함유되는 고분자 전해질의 조합에 따라서는 상이한 조성의 혼합층이 되는 경우도 있다.The mixed layer 7 between the polyelectrolyte membrane 1 and the adhesive layer 2 and the mixed layer 7 between the adhesive layer 2 and the catalyst layer 3 are formed by the polymer electrolyte membrane 1, Depending on the combination of the polymer electrolyte contained in the catalyst layer 3, a mixed layer of different composition may be obtained.

본 실시 형태의 막 전극 접합체 (4)의 제조 방법에 따르면, 용매를 포함하는 접착층 잉크 및 촉매층 잉크가 인접하는 층에 접촉하기 때문에, 계면의 고분자 전해질이 약간 용해되면서 접착된다. 그 때문에, 고분자 전해질막 (1)과 접착층 (2)의 계면, 접착층 (2)와 촉매층 (3)의 계면의 접합 강도를 높일 수 있다. 또한, 열 압착 공정을 필요로 하지 않기 때문에, 별도로 기재 위에 설치한 접착층과 촉매층을 각각 열 압착하는 제조 방법보다 제조 공정을 적게 할 수 있다.According to the manufacturing method of the membrane electrode assembly 4 of the present embodiment, since the adhesive layer ink including the solvent and the catalyst layer ink are in contact with the adjacent layer, the polymer electrolyte at the interface is slightly dissolved and adhered. Therefore, the bonding strength between the interface between the polymer electrolyte membrane 1 and the adhesive layer 2, and the interface between the adhesive layer 2 and the catalyst layer 3 can be increased. Further, since the thermocompression bonding step is not required, the number of manufacturing steps can be reduced as compared with the method of thermocompression bonding the adhesive layer and the catalyst layer separately provided on the substrate.

또한, 접착층 잉크와 촉매층 잉크에 포함되는 용매는 고분자 전해질막을 팽윤시키기 쉬운 것이 많기 때문에, 고분자 전해질막에 용매가 닿으면 변형되어 주름이 발생하는 경우가 있지만, 본 실시 형태의 제조 방법에서는 가열 수단 (6)을 구비하여 용매를 증발시켜 제거하고 있기 때문에, 고분자 전해질막 (1)의 변형 및 주름의 발생을 억제할 수 있다.In addition, since the solvent contained in the adhesive layer ink and the catalyst layer ink often tends to swell the polymer electrolyte membrane, there is a case where the solvent is deformed and wrinkles are generated upon contact with the polymer electrolyte membrane. In the manufacturing method of the present embodiment, 6 to remove the solvent by evaporation, so that deformation and wrinkling of the polymer electrolyte membrane 1 can be suppressed.

또한, 본 실시 형태의 막 전극 접합체 (4)는, 고분자 전해질막 (1)과 촉매층 (3)의 계면의 접착 강도가 높고, 고분자 전해질막 (1)로부터 촉매층 (3)이 박리되기 어렵다. 또한, 본 실시 형태의 막 전극 접합체 (4)를 이용한 연료 전지는, 고분자 전해질막 (1)과 촉매층 (3)의 계면의 접착 강도가 높고, 고분자 전해질막 (1)로부터 촉매층 (3)이 박리되기 어렵기 때문에 우수한 전지 성능을 갖는다.The membrane electrode assembly 4 of the present embodiment has a high bonding strength to the interface between the polymer electrolyte membrane 1 and the catalyst layer 3 and is difficult to peel off the catalyst layer 3 from the polymer electrolyte membrane 1. The fuel cell using the membrane electrode assembly 4 of the present embodiment has a high adhesion strength at the interface between the polymer electrolyte membrane 1 and the catalyst layer 3 and the peeling of the catalyst layer 3 from the polymer electrolyte membrane 1 It has excellent cell performance.

실시예Example

〔접착층 잉크의 제작〕[Production of adhesive layer ink]

20 질량%의 고분자 전해질 용액(나피온(등록 상표), 듀퐁사 제조)을 에탄올로 희석하여 교반하여, 접착층 잉크를 제작하였다.20% by mass of a polymer electrolyte solution (Nafion 占 manufactured by DuPont) was diluted with ethanol and stirred to prepare an adhesive layer ink.

〔촉매층 잉크의 제작〕[Preparation of catalyst layer ink]

백금 담지 카본 촉매(TEC10E50E(상품명), 다나카 키긴조꾸 고교 가부시끼가이샤 제조)와, 20 질량% 고분자 전해질 용액(나피온(등록 상표), 듀퐁사 제조)을 물, 에탄올의 혼합 용매로 혼합하고, 유성형 볼밀로 분산 처리를 행하여 촉매층 잉크를 제조하였다.A 20 mass% polyelectrolyte solution (Nafion (registered trademark) manufactured by DuPont) was mixed with a mixed solvent of water and ethanol, and a mixture of a platinum supported carbon catalyst (TEC10E50E (trade name), manufactured by Tanaka Kikinzoku Kogyo K.K.) And dispersed with a planetary ball mill to prepare a catalyst layer ink.

〔실시예 1〕[Example 1]

고분자 전해질로서 술폰화폴리에테르케톤을 이용한 고분자 전해질막을 사용하였다. 고분자 전해질막을, 흡착 기구를 구비한 다공질판의 한쪽면에 배치하고, 흡착하여 고정하였다. 다공질판의 다른쪽면에 히터를 배치하고, 고분자 전해질막의 온도가 80 ℃가 되도록 설정하였다. 고분자 전해질막 상에 접착층 잉크를 스크린 인쇄법으로 도포하고, 용매를 증발시켜, 고분자 전해질막 상에 접착층을 형성하였다. 이어서, 접착층 상에 촉매층 잉크를 스크린 인쇄법으로 도포하여 용매를 증발시켜, 접착층 상에 촉매층을 형성하였다. 상기한 조작을 고분자 전해질막의 양면에 행하여, 막 전극 접합체를 제조하였다.A polymer electrolyte membrane using a sulfonated polyether ketone as a polymer electrolyte was used. The polymer electrolyte membrane was placed on one side of a porous plate having an adsorption mechanism, and adsorbed and fixed. A heater was disposed on the other surface of the porous plate, and the temperature of the polymer electrolyte membrane was set to be 80 캜. An adhesive layer ink was applied on the polymer electrolyte membrane by a screen printing method and the solvent was evaporated to form an adhesive layer on the polymer electrolyte membrane. Subsequently, the catalyst layer ink was applied on the adhesive layer by screen printing to evaporate the solvent to form a catalyst layer on the adhesive layer. The above operation was performed on both sides of the polymer electrolyte membrane to prepare a membrane electrode assembly.

〔비교예 1〕[Comparative Example 1]

고분자 전해질로서 술폰화폴리에테르케톤을 이용한 고분자 전해질막을 사용하였다. 접착층 잉크와 촉매층 잉크를 각각 고분자 필름의 기재 상에 도공하고, 건조하여 접착층과 촉매층을 제작하였다. 고분자 필름의 기재에는 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 필름을 사용하였다. 고분자 전해질막과, 기재 상에 형성한 접착층을 접합한 것을 180 ℃로 설정한 핫 프레스 장치를 이용하여 10분간 가열, 가압하여 계면을 접합하고, 기재를 박리함으로써, 고분자 전해질막 상에 접착층을 배치하였다. 이어서, 접착층 상에, 기재 상에 형성한 촉매층을 접합한 것을, 180 ℃로 설정한 핫 프레스 장치를 이용하여 10분간 가열, 가압하여 계면을 접합하고, 기재를 박리함으로써, 접착층 상에 촉매층을 배치하였다. 고분자 전해질막의 양면에 접착층과 촉매층을 배치하여, 막 전극 접합체를 제조하였다.A polymer electrolyte membrane using a sulfonated polyether ketone as a polymer electrolyte was used. The adhesive layer ink and the catalyst layer ink were respectively coated on the substrate of the polymer film and dried to prepare an adhesive layer and a catalyst layer. A polytetrafluoroethylene (PTFE) film was used as a base material of the polymer film. The polymer electrolyte membrane and the adhesive layer formed on the substrate were bonded to each other, and the resultant was heated and pressed for 10 minutes using a hot press apparatus set at 180 占 폚 to join the interfaces and peel the base material to place the adhesive layer on the polymer electrolyte membrane Respectively. Subsequently, the catalyst layer formed on the substrate was bonded to the adhesive layer, and the catalyst layer was placed on the adhesive layer by bonding the interfaces by heating and pressing for 10 minutes using a hot press apparatus set at 180 DEG C, Respectively. An adhesive layer and a catalyst layer were disposed on both sides of the polymer electrolyte membrane to prepare a membrane electrode assembly.

실시예 1 및 비교예 1의 제조 방법으로 제조한 막 전극 접합체에 대하여, 셀로판 테이프(등록 상표)를 이용한 박리 시험에 의해 접착 강도를 평가하였다. 상기 박리 시험은, 셀로판 테이프(등록 상표)를 촉매층에 붙이고, 셀로판 테이프(등록 상표)를 박리함으로써, 촉매층과 고분자 전해질막의 접착 강도를 평가하는 것이다.The membrane electrode assemblies manufactured by the manufacturing method of Example 1 and Comparative Example 1 were evaluated for adhesion strength by a peeling test using a cellophane tape (registered trademark). In the peeling test, the adhesive strength between the catalyst layer and the polymer electrolyte membrane is evaluated by attaching a cellophane tape (registered trademark) to the catalyst layer and peeling the cellophane tape (registered trademark).

비교예 1의 막 전극 접합체의 촉매층에 셀로판 테이프(등록 상표)를 붙이고, 셀로판 테이프(등록 상표)를 박리하면, 촉매층도 셀로판 테이프(등록 상표)와 함께 박리되기 쉽고, 고분자 전해질막과 접착층의 계면, 접착층과 촉매층의 계면의 접착 강도가 불충분하였다.When the cellophane tape (registered trademark) was attached to the catalyst layer of the membrane electrode assembly of Comparative Example 1 and the cellophane tape (registered trademark) was peeled off, the catalyst layer was easily peeled together with the cellophane tape (registered trademark), and the interface between the polymer electrolyte membrane and the adhesive layer , The adhesive strength between the adhesive layer and the catalyst layer at the interface was insufficient.

한편, 실시예 1의 막 전극 접합체의 촉매층에 셀로판 테이프(등록 상표)를 붙이고, 셀로판 테이프(등록 상표)를 박리하면, 촉매층이 고분자 전해질로부터 박리되기 어려웠다. 또한, 실시예 1의 막 전극 접합체를 이용한 연료 전지의 발전시의 전기 저항이 비교예 1보다 낮았다. 이로부터, 고분자 전해질막과 접착층의 계면, 접착층과 촉매층의 계면의 접착 강도가 높다고 생각된다.On the other hand, when the cellophane tape (registered trademark) was attached to the catalyst layer of the membrane electrode assembly of Example 1 and the cellophane tape (registered trademark) was peeled off, the catalyst layer was hardly peeled off from the polymer electrolyte. Further, the electrical resistance of the fuel cell using the membrane electrode assembly of Example 1 at the time of power generation was lower than that of Comparative Example 1. From this, it is considered that the bonding strength between the interface between the polymer electrolyte membrane and the adhesive layer and the interface between the adhesive layer and the catalyst layer is high.

본 발명의 막 전극 접합체는 계면의 접착 강도가 높기 때문에, 고체 고분자형 연료 전지에 이용한 경우에 장기간 내구성의 문제가 적다. 따라서, 본 발명은 고분자 전해질막을 이용한 연료 전지, 특히 정치형 코제너레이션 시스템이나 연료 전지 자동차 등에 바람직하게 이용할 수 있다.Since the membrane electrode assembly of the present invention has a high bonding strength at the interface, there is little problem of long-term durability when it is used in a solid polymer type fuel cell. Therefore, the present invention can be suitably used for a fuel cell using a polymer electrolyte membrane, particularly a static type cogeneration system or a fuel cell automobile.

1 고분자 전해질막
2 접착층
2a 접착층 잉크의 도막
3 촉매층
3a 촉매층 잉크의 도막
4 막 전극 접합체
5 고정 수단
6 가열 수단
7 혼합층
1 Polymer electrolyte membrane
2 adhesive layer
2a coating film of the adhesive layer ink
3 catalyst layer
3a Coating layer of catalyst layer ink
4 membrane electrode assembly
5 fixing means
6 Heating means
7 mixed layer

Claims (7)

고분자 전해질막과,
상기 고분자 전해질막의 양면에 배치된 촉매층과,
상기 고분자 전해질막과 상기 촉매층 사이에 배치되며, 상기 고분자 전해질막과 상기 촉매층을 접착시키는 접착층을 구비한 막 전극 접합체를,
상기 접착층 및 상기 촉매층을 상기 고분자 전해질막 상에 순차 적층함으로써 제조할 때,
상기 접착층 및 상기 촉매층을 도공법에 의해 형성하는 막 전극 접합체의 제조 방법으로서,
상기 고분자 전해질막을 고정하는 고정 공정과,
상기 고정 공정에서 고정된 상기 고분자 전해질막을 가열하는 가열 공정과,
상기 가열 공정에서 가열된 상기 고분자 전해질막 상에 고분자 전해질 및 용매를 포함하는 접착층 잉크를 도포한 후에 건조시켜 상기 접착층을 형성하는 제1 형성 공정과,
상기 접착층 상에 촉매 물질 및 용매를 포함하는 촉매층 잉크를 도포한 후에 건조시켜 상기 촉매층을 형성하는 제2 형성 공정
을 구비하는 것을 특징으로 하는 막 전극 접합체의 제조 방법.
A polymer electrolyte membrane,
A catalyst layer disposed on both sides of the polymer electrolyte membrane,
A membrane electrode assembly disposed between the polymer electrolyte membrane and the catalyst layer and having an adhesive layer for bonding the polymer electrolyte membrane and the catalyst layer,
When the adhesive layer and the catalyst layer are sequentially laminated on the polymer electrolyte membrane,
Wherein the adhesive layer and the catalyst layer are formed by a coating method,
A fixing step of fixing the polymer electrolyte membrane,
A heating step of heating the polymer electrolyte membrane fixed in the fixing step,
A first forming step of applying an adhesive layer ink containing a polymer electrolyte and a solvent on the polymer electrolyte membrane heated in the heating step and then drying the resultant to form the adhesive layer;
A second forming step of forming a catalyst layer by applying a catalyst layer ink containing a catalyst material and a solvent on the adhesive layer,
And forming a membrane electrode assembly on the membrane electrode assembly.
삭제delete 제1항에 있어서, 상기 가열 공정에서의 상기 고분자 전해질막의 가열 온도는 60 ℃ 이상 200 ℃ 이하인 것을 특징으로 하는 막 전극 접합체의 제조 방법.The method for manufacturing a membrane-electrode assembly according to claim 1, wherein the heating temperature of the polymer electrolyte membrane in the heating step is 60 占 폚 or more and 200 占 폚 or less. 고분자 전해질막과,
상기 고분자 전해질막의 양면에 배치된 촉매층과,
상기 고분자 전해질막과 상기 촉매층 사이에 배치되며, 상기 고분자 전해질막과 상기 촉매층을 접착시키는 접착층을 구비한 막 전극 접합체이며,
상기 고분자 전해질막과 상기 접착층 사이에, 상기 고분자 전해질막에 포함되는 제1 고분자 전해질과 상기 접착층에 포함되는 제2 고분자 전해질이 혼합된 제1 혼합층을 구비하고,
상기 접착층과 상기 촉매층 사이에, 상기 제2 고분자 전해질과 상기 촉매층에 포함된 제3 고분자 전해질이 혼합된 제2 혼합층을 구비하며,
상기 제2 고분자 전해질은 상기 제1 고분자 전해질 및 상기 제3 고분자 전해질보다 연화 온도가 낮은 고분자 전해질을 이용하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 막 전극 접합체.
A polymer electrolyte membrane,
A catalyst layer disposed on both sides of the polymer electrolyte membrane,
A membrane electrode assembly disposed between the polymer electrolyte membrane and the catalyst layer, the membrane electrode assembly comprising an adhesive layer for bonding the polymer electrolyte membrane and the catalyst layer,
And a first mixed layer formed between the polymer electrolyte membrane and the adhesive layer and including a first polymer electrolyte contained in the polymer electrolyte membrane and a second polymer electrolyte included in the adhesive layer,
And a second mixed layer in which the second polymer electrolyte and a third polymer electrolyte contained in the catalyst layer are mixed between the adhesive layer and the catalyst layer,
Wherein the second polymer electrolyte comprises a polymer electrolyte having a lower softening temperature than the first polymer electrolyte and the third polymer electrolyte.
제4항에 있어서, 상기 제1 고분자 전해질과 상기 제3 고분자 전해질이 동종의 고분자 전해질을 포함하는 것을 특징으로 하는 막 전극 접합체.The membrane electrode assembly according to claim 4, wherein the first polymer electrolyte and the third polymer electrolyte include the same type of polymer electrolyte. 제4항에 있어서, 상기 제1 고분자 전해질과 상기 제3 고분자 전해질이 이종의 고분자 전해질을 포함하는 것을 특징으로 하는 막 전극 접합체.5. The membrane electrode assembly of claim 4, wherein the first polymer electrolyte and the third polymer electrolyte comprise different kinds of polymer electrolytes. 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 막 전극 접합체를 구비한 것을 특징으로 하는 연료 전지.A fuel cell comprising the membrane electrode assembly according to any one of claims 4 to 6.
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